Přenosná fotovoltaická mikroelektrárna

[Josef]

K tisku není třeba nic kopírovat a upravovat, stačí stáhnout kompletní pdf:
(Text v jednotlivých níže uvedených příspěvcích je však informačně o něco obsáhlejší a podrobnější než verze pro tisk.)

Mala-prenosna-FVE.pdf

(1.85 MiB) 2935 krát

Úvodem:
Následující řádky nebudou žádným sáhodlouhým teoretickým rozborem o funkci solárních systémů, ale jen prostým popisem velmi jednoduchého a levného solárního systému, kterým by bylo technicky možné v tzv. krajní nouzi * (např. při blackoutu) udržet v činnosti některé, pro přežití důležité, elektrické spotřebiče.

Je mi jasné, že každý druhý elektrotechnik či radiotechnik najde sto plus jeden důvod, jak by to či ono udělal jinak a je přesvědčen, že lépe. Použil by možná jiný panel, přidal PWR regulátor či měnič, použil jiný typ akumulátoru a vůbec celkově jinou koncepci… V žádném případě mu tuto možnost neberu a věřím, že má pravdu a že si už dávno takovou fotovoltaickou elektrárnu udělal a nečeká až jednoho dne „zhasnou světla“. Věřím, že už během několika let vychytal její mouchy a dovedl ji k dokonalosti.

Nicméně v jednoduchosti je skrytá síla a tak věřím, že i odborníci budou tolerantní k mnou popisovanému zařízení, jehož princip snad dokáží pochopit i ti, kteří nikdy nic podobného nestavěli, kteří nemají ani znalosti, ani potřebnou měřící techniku, ale přesto mají takový divný pocit, že tuhle věc budou někdy v budoucnu akutně potřebovat a rádi by v tomto ohledu něco podnikli. Naopak těm přemrštěně zapáleným bych rád připomenul, že součet pořizovacích nákladů vložených do ostrovní solární elektrárny (bez dotací) a množství energie touto elektrárnou vyrobené po dobu její životnosti, vychází o něco dráž, než stejný objem energie odebraný při současných tarifech z elektrorozvodné sítě. Pokud si chcete postavit solární systém jen pro ekonomický zisk vaší domácnosti, nejspíš neuspějete.

*) Tento příspěvek není návodem ve smyslu občanského zákoníku, pouze soupisem poznatků, vlastních měření a soukromých názorů autora na danou problematiku. Každý, kdo se bude pokoušet vyrobit či sestavit zařízení, činí tak na vlastní riziko a musí si být vědom, že tím dobrovolně podstupuje riziko neúspěchu, finanční ztráty, úrazu či jiné újmy. Není zaručena shoda obsahu článku s platnými normami ČSN a EN a souvisejícími vyhláškami, je věcí každého si toto zajistit. Při svém konání jste povinni dodržovat zákony České republiky, protipožární a bezpečnostní vyhlášky. Zákon o využívání obnovitelných zdrojů, (platný na přelomu roku 2014/2015, když vznikal tento příspěvek, se při rozhodování o přírodních živlech povýšil nad pánaboha a uplatňoval si právo rozhodovat nejen o „větru, dešti“, jak to pamatuji z minulého režimu, ale už i o slunci), zakazuje svépomocné a amatérské montáže solárních systémů na budovy. Jak je tomu u přenosných zařízení, které na budovách nejsou, vlastně nikdo neví. Zákon v principu nerozlišuje velké zdroje od zdrojů malých nízkonapěťových s ostrovním provozem a platí tedy i pro dětský větrníček s leddiodou stejná pravidla jako pro megawattovou větrnou elektrárnu na kopci (a proto je z mého pohledu špatný). Nicméně "krajní nouze" je stav, kdy platí především zdravý selský rozum. A proto je na vás, jak níže uvedené informace užijete a jak na to budete technicky vybaveni.

[Josef]

Důvod „proč zrovna takto“:
K mnoha běžně používaným zařízením, jakými jsou svítilny, radiopřijímače, mobily, tablety, notebooky, čtečky elektronických knih, elektronické cigarety, ruční vysílačky, lampičky, GPS-navigace, foťáky, videokamery, přenosné televizory, nabíječky tužkových baterií atd., výrobci dodávají (nebo lze jako příslušenství dokoupit) kabel nebo adaptér, pomocí něhož lze takové elektronické zařízení propojit do zásuvky cigaretového zapalovače v automobilu nebo do zásuvky USB u počítače. Pokud takové zařízení a kabel k němu máte nebo si ho pořídíte, pak není problém, aby onu zásuvku cigaretového zapalovače v automobilu nahradila stejná zásuvka, ale místo v autě zapojená do jednoduchého solárního systému. Tím okamžikem jste schopni valnou většinu elektronických zařízení určenou pro provoz v automobilech používat i stacionárně doma či v terénu na solární energii.

V dalších příspěvcích se pokusím popsat jednoduchý fotovoltaický systém, který by tento účel splňoval a umožnil napájet drobné spotřebiče stejným způsobem, jakým jsou napájeny z palubní sítě automobilu. Systém je záměrně navržený velmi primitivně, aby jej bylo možno vytvořit prostým sestavením několika základních nakupovaných dílů, třeba až na poslední chvíli po vzniku krizové situaci. A aby jeho cena v základní sestavě byla pokud možno menší než komerčně prodávané stavebnice. Současně bylo snahou, aby umožňoval postupné rozšíření nebo dostavbu na systém výkonnější nebo dovolil improvizaci v situaci, kdy bude nutno tvořit jen z toho „co dům dal“, či z toho „co bez užitku leží někde okolo“, jak se snadno může stát při blackoutu nebo při zkolabování zahraničního obchodu s elektronickými komponenty.

Schéma zapojení systému:

[Josef]

Popišme si, z čeho se systém skládá:
Samozřejmě logicky z fotovoltaického panelu. Bohužel fotovoltaický panel dává velmi nestálé napětí, které může i u dvanáctivoltového panelu bez zatížení snadno vyběhnout na 17 až 20V. Při zatížení spotřebičem naopak velmi výrazně klesá. To v praxi znamená, že samotným panelem nemůžeme většinu spotřebičů napájet, protože bychom je buď přepětím zničili, nebo by nám je naopak panel neutáhl. Proto je zapotřebí solárním panelem nejprve nabíjet akumulátor a teprve z akumulátoru napájet spotřebiče.

Akumulátor veškeré nebezpečné výkyvy vyrovná. Akumulátor dokáže po kratší čas napájet i spotřebiče, které by samotný panel neutáhl. Při vypnutém spotřebiči nebo při spotřebiči s odběrem menším, než je dodávka z panelu, pak akumulátor do sebe nastřádá zásobu energie na období, kdy bude slunce pod mrakem, výkon panelu nedostatečný nebo vůbec žádný - tedy v noci.

Aby se však nestalo, že by během naší nepřítomnosti došlo k přebíjení akumulátoru nebo jeho hlubokému vybití, je potřeba bezpodmínečně do systému přidat tzv. solární regulátor. Ten, jakmile zjistí, že je akumulátor zcela nabitý, samočinně ho od fotovoltaického panelu odpojí a nabíjení ukončí, aby se z akumulátoru nevyvařil elektrolyt. Naopak, pokud by provozovatel nedopatřením zapomněl nějaký spotřebič příliš dlouho zapnutý a kapacita akumulátoru by se už vyčerpala na samé dno, solární regulátor spotřebič od akumulátoru odpojí a tím akumulátor zachrání před trvalým poškozením. Většina solárních regulátorů obsahuje i vestavěnou automatickou pojistku pro případ, že by na kabelu nebo ve spotřebiči vznikl zkrat. Při zkratu nebo závadě na spotřebiči pojistka spotřebič odpojí. Jakmile zkrat odstraníme, pojistka se samočinně obnoví a zařízení bude opět funkční. Je to výborná věc, protože vadnou pojistku nemusíte vyměňovat, ona se bolístka „zahojí“ sama.

Naopak tavná pojistka, vřazená mezi regulátor a akumulátor nemá ochranou funkci pro spotřebič, jejím úkolem je pouze odpojit akumulátor a zabránit požáru jen při fatálním zkratu v regulátoru nebo ve vodičích vedoucích k němu. Tedy pouze v situaci, že regulátor někdo rozbil, vznikl v něm zkrat zapadnutím cizího předmětu nebo vodiče rozhryzala myš.

Upozorňuji, že zařízení je navrženo tak, aby vydrželo a abychom se na jeho funkci mohli spolehnout. Není to tedy jen na pár dnů o dovolené či o víkendech, ale věc na několik (desítek) let. Takže hned na úvod opusťme prosím myšlenku na různé přenosné rádo-by outdoorově vypadající dobíječky na batoh, pomocné plastové panýlky na střechy automobilů, solární osvětlení domečků na zahradní nářadí a podobné supermarketové legrácky s životností do konce záruky.

[Josef]

Fotovoltaický panel podrobněji:
Pro daný účel je potřeba klasický „dvanáctivoltový“ (někdy se udává jmenovité napětí 17V) fotovoltaický panel z monokrystalického křemíku s masivním hliníkovým rámem (tedy obdobného provedení, jaké vídáte u FVE na polích) o výkonu cca 30W. Pokud by měla být elektrárna výkonnější, budou takové panely vedle sebe dva nebo i tři.

Možná namítnete: „Proč ne rovnou jeden panel, ale větší?“
Má to své důvody, uvažte - třicetiwattový panel je ještě relativně malý a snadno přepravitelný v autě nebo dokonce na rámu krosny na zádech a pěšky ho tak dokážete dopravit prakticky kamkoli na světě. Jeho rozměry jsou přibližně 540 x 450mm, síla profilu obvodového rámu 25-30mm a váha okolo 3-3,5kg. Musíte si uvědomit, že výplň panelu není nic jiného, než kus křehkého skla v hliníkovém rámu. Malý a ještě navíc takřka čtvercový panel je mechanicky asi to nejpevnější z vyráběného sortimentu, co si můžete pořídit. Čtvercový rám je dostatečně pevný jak při zatížení „v ploše“ tak při zkřivení „do vrtule“. Výrazně protáhlé, obdélníkové a velké rámy mají sílu hliníkového profilu na obvodu opět pouze jen 30mm, ale protože jsou ploště větší, mohou více pružit, více se zkrucovat a tím je vlastní sklo podstatně náchylnější k prasknutí, když nebude panel prvotřídně rovně usazený na nějakém stojanu, rámu či konstrukci střechy. A protože jde o přenosné, dočasné, nouzové, rozpadlické zařízení, které bude provozováno za hodně ztížených podmínek, pak pojem „prvotřídně rovně usazený“ je pro nás veličina, kterou těžko zaručíme.

Musíte si uvědomit, že panel funguje pouze jako celek. Jakmile se jediný z jeho článků poškodí (praskne roh skleněné tabule), celý panel rázem přestane fungovat. Bude-li se v budoucnu rozšířená elektrárna skládat z několika menších panelů, bude schopná při poškození některého z nich i nadále fungovat. Sice úměrně nižším výkonem, ale přesto fungovat. Pokud bude tvořena jen jedním velkým panelem, pak při jeho poškození se stává jen mrtvou nepoužitelnou a v amatérských podmínkách neopravitelnou hmotou.

Vzhled panelu:

fotovoltaicky-panel-12V-30W.jpg (35.09 KiB) Zobrazeno 25580 krát

[Josef]

Jaký vybrat akumulátor:
Akumulátor je potřeba olověný (s kyselinou), na dvanáct voltů. Důvodů je několik. Ten nejhlavnější je, že většina solárních regulátorů je konstruovaná právě pro spolupráci s tímto druhem akumulátorů. Dalším důvodem je, že tento typ akumulátoru můžete dlouhodobě nabíjet poměrně malým proudem, i přesto ho úspěšně naplno nabít a pak z něj krátkodobě odebírat bez nebezpečí poškození značný výkon. Olověný akumulátor je velmi starý vynález, používá se mnoho desítek let a tak celkem přesně víme, co od něj můžeme očekávat. Nejen z hlediska výkonu, ale i z hlediska životnosti. Je také obecně velmi rozšířený. Najdete ho v záložních zdrojích pro počítače, stejně tak i v každém automobilu. Budete-li v nouzi, můžete akumulátor ve svém solárním systému nahradit právě některým akumulátorem vymontovaným z auta (jak jsem zmínil v příspěvku http://www.nezdolny.cz/viewtopic.php?f=57&p=268#p268). Akumulátor z auta je tedy použitelný a použít ho můžete, ale není to úplně ideální řešení. Je stavěný jen na krátký start, ale pak očekává, že hlavní dodávku proudu už rychle převezme alternátor poháněný motorem. Přesto, že je velký, těžký a se zdánlivě velkou kapacitou mnoha desítek ampérhodin, dlouhodobé, hloubkové opakované vybíjení nemá rád. Pokud ho použijete (jako že bez obav můžete), ale nechcete ho předčasně unavit, pamatujte si, že jeho kapacitu smíte opakovaně využívat pouze cca z jedné čtvrtiny. Tedy z autoakumulátoru s kapacitou 55 ampérhodin smíte odebírat pouze energii odpovídající 14 ampérhodinám. Pak musíte spotřebiče odpojit a nechat akumulátor v klidu znovu zcela naplno nabít. To znamená, že musíte i pro malou spotřebu energie používat značně velký akumulátor. Ani při silných solárních panelech si s autoakumulátorem nemůžete dovolit žádné velké svícení, počítač, televizi a celodenní hazardování energií. Budete se muset spokojit se světlem jedné nanejvýš dvou ledžárovek a ostatní spotřebiče velmi omezeně, jinak tu přípustnou cyklovatelnou kapacitu 14Ah rychle překročíte.

O něco výhodnější z hlediska životnosti, ceny i objemu bude, pokud použijete akumulátor zvaný „trakční“, „polotrakční“ nebo „duální“. Tyto akumulátory jsou na opakované a časté nabíjení-vybíjení stavěné. To je pro solární systém výhodné. Tyto typy olověných akumulátorů se dělají v různém provedení a podle toho, co máte do budoucna s vaší elektrárnou v úmyslu, si sami musíte vybrat ten správný typ:

Akumulátor olověný AGM (polotrakční, VRLA), občas nazývaný „hermetický“ nebo také nesprávně „gelový“, je těžká nerozebíratelná plastová krabice, ve které jsou olověné elektrody oddělené skelnou vatou ve které je nasáklá kyselina. Takový akumulátor může pracovat v jakékoli poloze, snadno a bez nebezpečí se přepravuje, protože se nemůže vylít. Ale bude dobře soužit je pokud jej budete dobíjet přes správně seřízený solární regulátor, který zaručí správné nabití. Pokud nejste schopni zaručit naprosto přesné nabití – např. plánujete solární panel spřáhnout ještě s elektrárnou větrnou nebo akumulátor dodatečně při slabém slunečním svitu občas dobíjet elektrocentrálou, raději tento typ akumulátoru nepoužívejte (při náhodném přebíjení vám vyschne elektrolyt a vy ho nedokážete do uzavřeného článku bez násilného vniknutí dolít). Pro tyto případy si raději pořiďte následující typ…

Akumulátor olověný trakční duální se zaplavenými elektrodami. Je konstrukčně velmi podobný akumulátoru do auta. V plastovém obalu jsou olověné elektrody ponořené ve volně nalité kyselině. Pouze konstrukce desek je masivnější, aby lépe odolávala častým nabíjecím cyklům a pod elektrodami je více místa, kde se může beztrestně hromadit kal. Tento akumulátor se často používá u karavanů nebo u lodí. Dokáže dát krátkodobě velké proudy, např. nastartovat motor, ale dokáže i po dlouhou dobu napájet menší spotřebiče, aniž by mu opakované nabíjení-vybíjení příliš vadilo. Musíte ho však přepravovat opatrněji než typ předchozí. Není totiž hermetický. Tak dejte pozor, aby se vám z něj kyselina nevylila. Životnost duálního akumulátoru je o něco menší než u akumulátoru AGM, max. 6 let. Budeme-li srovnávat akumulátory se stejnou kapacitou, je akumulátor duální oproti akumulátorům AGM také levnější. Ale je zde jiná a mnohem důležitější vlastnost, proč jej pro nižší životnost nezatracovat - tento typ akumulátoru můžete bez obav nabíjet nejen pomocí solárního panelu se solárním regulátorem, ale i obyčejnou neřízenou nabíječkou nebo dokonce libovolným dynamem či alternátorem poháněným vodou, větrem či jinak. Dokonce i jen „holým“ solárním panelem (tj. napřímo připojeným, bez regulátoru). Akumulátor to zvládne, dokonce nepotřebujete žádný měřící přístroj, ale má to podmínku - pokud za vás nabíjení nehlídá regulátor, musíte hlídat nabíjecí proces vy! Musíte pohlídat šumění bublinek a plynování akumulátoru, které vám jasně říká, že už je akumulátor nabitý a máte nabíječku odpojit. Hlavně musíte hlídat v akumulátoru hladinu elektrolytu a při jejím poklesu pod vyznačenou mez akumulátor včas dolévat destilovanou vodou! Některé typy těchto akumulátorů (zejména výrobky firmy EXCITE) jsou vybavené tzv. „magickým okem“, což je kontrolní průhledítko s barevnými kuličkami, které fungují jako hustoměr i hladinoměr. Jediným letmým pohledem podle barvy magického oka poznáte, zda je akumulátor nabitý nebo vybitý, případně, že potřebuje akutně dolít destilovanou vodou.

Pro správnou funkci systému potřebujete akumulátor 12V s kapacitou 25 až 80 Ah ať už vyberete jakýkoli z předcházejících typů. To zda si koupíte akumulátor s malou kapacitou nebo větší, ponechám na vás. Malý akumulátor se snáze přepravuje (i na kole nebo v batohu), ale budete-li z něj proud odebírat, vyžaduje časté (nejlépe každodenní) nabíjení. Je ideální na letní období, kdy je každý den dostatek sluneční energie a panel jej dokáže za jediný den zcela nabít. Naopak akumulátor s velkou kapacitou se přepravuje obtížně (autem), může však pojmout více energie a překlenout tak deštivé období, kdy slunce po několik dnů svítit nebude a dobíjení bude nedostatečné. S malým akumulátorem byste byli už dávno „na suchu“. Velký akumulátor je také výhodný tam, kde budete energii využívat jen o víkendu a přes celý týden bude dost času, aby se akumulátor nabíjel. Energie z panelu se tak účelně uloží. Naopak malý akumulátor se nabije rychle, ale v dalších dnech už regulátor solární panely odpojí (vždyť má nabito), takže panely vyrobená energie v dalších dnech přijde nazmar. Velký akumulátor je tedy spíš záležitostí stacionární nebo v kombinaci s přepravou pomocí auta, zatím co malý akumulátor je vhodný pro krátkodobé aktivity lehčího rázu.

Není problém akumulátory (pokud jsou stejného typu, stejné kapacity a pokud možno od stejného výrobce), mít dva či více a vzájemně je spojovat do celku s větší kapacitou:
např. 22Ah + 22Ah = 44Ah nebo 7Ah + 7Ah + 7Ah + 7Ah = 28Ah

Pamatujte, že akumulátory (pro tento případ) můžete bezpečně spojit pouze, když jsou oba plně nabité a musíte je spojit jen a pouze PARALELNĚ !! Tj. nejprve plus+pól jednoho na plus+pól druhého. A potom mínus-pól jednoho na mínus pól-druhého.

[Josef]

Svorky k akumulátoru
Tato maličkost by neměla být opomíjená. Hned v úvodu jednou pro vždy zapomeňte, že byste snad připojili drátky k akumulátoru pouhým omotáním nebo jen tak přicvakli pomocí velké krokosvorky ze startovacích kabelů či od nabíječky. Stačí sebemenší špatný kontakt a přechodový odpor na to, aby solární regulátor měl špatné informace o napětí na akumulátoru a ukončil nabíjení předčasně. Akumulátor by dlouhodobě trpěl nedobitím. Úplné přerušení přívodu k akumulátoru (při plném slunečním světle na solární panel) může být dokonce příčinou úplného zničení solárního regulátoru a na tuto závadu se nevztahuje záruka. Proto kvalitní a bezpečné připojení elektrických vodičů ke svorkám akumulátoru nikdy nepodceňujte. Pokud má akumulátor vývody z masivního olova, použijte kvalitních mosazných svorek, stejných jaké se používají u automobilů.

svorky-k-akumulatoru.jpg (12.55 KiB) Zobrazeno 25577 krát

Pokud jsou vývody akumulátoru opatřeny závitem a šroubem, připájejte na konec drátu tzv. kabelové oko a stáhněte jej k vývodu akumulátoru šroubem s pérovou nebo vějířovou podložkou, aby byl styk dokonalý a šroub se neuvolňoval. U malých akumulátorů typu AGM bývá vývod plechový a nasazuje se na něj konektor „faston“.

fastony.jpg (19.93 KiB) Zobrazeno 25577 krát

Buď použijte kvalitní faston vidličku, která bezvadně pruží a svírá vývod tak, že má stoprocentní kontakt nebo v krajní nouzi lze drátový přívod ke konektoru faston na akumulátoru opatrně přiletovat cínem. Pájení je nutné provést dobře rozehřátým masivním pájedlem, ale krátce a rychle, aby se vývod u plastové stěny neprohřál a akumulátor nepoškodil.

Záporný ani kladný pól akumulátoru nesmíte nikde ukostřit nebo jej nějak propojit se zásuvkou, ze které budete odebírat proud. Oba vývody smějí vést z akumulátoru jen a pouze do regulátoru!

[Josef]

Solární regulátor:
Solární regulátor je věc, kterou si doma běžně nevyrobíte, ale budete ji muset koupit. Je to plastová krabička opatřená většinou šesti svorkami, do kterých připojíte dráty od solárního panelu, dráty k akumulátoru a dráty ke spotřebičům. Na regulátoru bývají také leddiody nebo displej, který ukazuje, jaký je stav akumulátoru, zda solární panel dodává proud, zda se právě nabíjí nebo zda je akumulátoru už nabitý a nabíjení ukončeno. Regulátor je vlastně automatické zařízení, které hlídá napětí akumulátoru a podle něj k němu automaticky připojuje solární panel a spotřebiče. Vy se o něj vůbec starat nemusíte, všechno probíhá samočinně.

Vzhled levnějšího typu regulátoru:
(Připojení FVE panelu, akumulátoru i spotřebiče k jednotlivým svorkám je na regulátoru přehledně zobrazeno.)

Z hlediska výkonu budete potřebovat solární regulátor stavěný na proud 10 až 15 ampérů a pro napětí 12V. Výrazně silnější regulátor nepořizujte, protože zástrčka, do které budete připojovat své spotřebiče, větší proudy nesnese a vy potřebujete, aby pojistka vestavěná v regulátoru dokázala vaši zásuvku i spotřebiče náležitě a včas ochránit. Patnáctiampérový regulátor obsahuje šestnáctiampérovou pojistku a to už je vyloženě na hranici možností zásuvky pro cigaretový zapalovač, kterou pro připojování spotřebičů používáme. Při použití silnějšího regulátoru by pojistka v něm nezareagovala, ale vypálili byste zásuvku.

Solárních regulátorů je více druhů. Ty nejjednodušší mají pouze čtyři svorky – dvě pro připojení solárního panelu a druhé dvě pro připojení akumulátoru. Umí regulovat nabíjení, ale nemají ochranu před hloubkovým vybitím. Spotřebiče se připojují přímo na akumulátor a bohužel nejsou nikterak chráněné. Ani pojistkami pro případ zkratu nebo poruchy. Ani není akumulátor ochráněný před přílišným vybitím. Ušetříte sice nějakou tu stokorunu, ale takový regulátor můžete použít jen, pokud plánujete používat pouze takové spotřebiče, které mají v sobě už ochranu vestavěnou. Například měnič z 12V na 230V. Pro běžného uživatele bude mnohem lepší, když použije regulátor, který má svorek šest a ochranu před hloubkovým vybitím akumulátoru (podpěťovou ochranu) už uvnitř obsahuje.

Některé dražší typy regulátorů mají programovatelné režimy provozu. Lze u nich například zvolit, že přes den budou spotřebiče vypnuté a samočinně je zapne po soumraku a nechá např. dvě hodiny svítit. To je funkce vhodná třeba na chalupu, když chcete pro okolí vytvářet dojem, že je chalupa obydlená, ale pro náš účel se taková funkce nehodí a nevyužijeme ji. Pokud byste si snad (omylem) pořídili solární regulátor s těmito funkcemi, naprogramujte ho tak, aby spotřebiče byly zapojeny nepřetržitě. Funkce ochrany před hloubkovým vybitím akumulátoru, kterou potřebujeme, zůstává i při této volbě samozřejmě zachována.

Důležité:
Solární regulátor musíte s akumulátorem propojit silnými a krátkými dráty. Regulátor nesmí být od akumulátoru vzdálen dál než 1,5 metru a vodiče by neměly mít průřez menší než 2,5mm2 (ideálně 4mm2). Při zapojování musíte solární regulátor připojit nejprve k akumulátoru, teprve až potom k solárnímu panelu. Solární panel nesmí být připojený k solárnímu regulátoru, dokud není regulátor nejdříve připojený k akumulátoru. Panelem vyrobená energie by nemohla jít do akumulátoru a zničila by regulátor.

[Josef]

Pojistka:
Pojistka mezi regulátorem a akumulátorem nemá za úkol ochránit zařízení před přetížením. K tomuto účelu bývá vestavěná pojistka přímo v regulátoru, jak jsme si popsali už výše. Dvacetiampérová (případně 25A) pojistka mezi regulátorem a akumulátorem má posloužit jedinému účelu – zabránit požáru, kdyby se cokoliv neočekávaného stalo uvnitř regulátoru nebo kdyby došlo ke zkratu na vedení mezi akumulátorem a regulátorem. V akumulátoru je značná zásoba „nezkrocené“ energie a při zkratu vodičů poskytne akumulátor tak velký proud, že izolace na vodičích vzplane, dráty se rozžhaví, roztaví a zapálí předměty v okolí. Máme-li v obvodu pojistku, pojistka se včas přeruší a nebezpečné oteplení vodičů nestihne nastat. V jakémkoli jiném případě, než při „tvrdém“ zkratu, nesmí pojistka vyhořet, proto musí být dosti silná. (Protože když vyhoří, pracuje regulátor bez akumulátoru, což je pro něj ve většině případů smrtelné. Když se něco stane v regulátoru, pak pojistka oprávněně vyhoří, protože na vadném regulátoru většinou už stejně není co zachraňovat.) Pojistku umístěte co nejblíže ke svorce akumulátoru! Alespoň tak blízko, aby byl vyloučený zkrat ostatních drátů ještě před pojistkou.

Jako pojistku použijte klasickou pojistku používanou v automobilech a zakupte k ní standardní pojistkový držák (viz. obrázek). Nedaří-li se vám držák sehnat, můžete nouzově na její vývody nasadit konektory typu faston (podle potřeby kleštěmi už předem těsněji zmáčknuté, aby dobře držely). Pokud použijete konektory, musejí být vždy izolované a vzájemně zajištěné tak, aby se nikdy mezi sebou nemohly dotknout kovovou částí.

Vzhled držáku na autopojistku a vpravo jeho nouzová náhrada - konektory „faston“.

Místo pojistky nesmíte použít jistič (jaký se používá v domovních rozvaděčích), ale musí jít vždy o pojistku tavnou, která má zaručený malý vnitřní odpor a perfektní kontakt s vodiči. Je to velmi důležité, protože kdyby na pojistce vznikl nedokonalý kontakt či přechodový odpor, dostávala by se k regulátoru chybná informace o napětí na akumulátoru a regulátor by špatně řídil nabíjení. Naštěstí autopojistky, které jsou stavěné právě pro nízkonapěťové rozvody, mají přechodové odpory zcela minimální a pro náš účel plně vyhoví. Protože je pojistka blízko akumulátoru, občas ji zkontrolujte, zda její vývody nekorodují (především u akumulátorů, které nejsou hermetické). Trubičku na odvod plynů z akumulátoru vyveďte vždy na opačné straně než je pojistka a dostatečně daleko od akumulátoru, aby přepálení pojistky nezpůsobilo zážeh plynů (u většiny akumulátorů si lze vybrat ze které strany je vývod plynů nasazen).

[Josef]

Kabel k solárnímu panelu:
Jestliže je podmínkou, aby byl solární regulátor blízko u akumulátoru, pak naopak u vedení mezi solárním panelem a solárním regulátorem délkou omezeni nejste. Solární panel dává dostatečně vysoké napětí (a to i při zatažené obloze, cca 17 až 22V=) a proto se nějaká ta drobná ztráta v dlouhých drátech nebo někde v konektoru zhoršeným nabíjení neprojeví, výkon bude prakticky stejný. Od panelu proto můžete vést bez obav třeba desetimetrový kabel. S ohledem na protékající proud by však měl mít u přenosného zařízení s 30W panelem průřez nejméně 0,75 až 1mm2 (u stacionárního zařízení 4mm2) a měl by být z materiálu dlouhodobě odolávajícímu slunečnímu záření (alespoň tam, kde je na přímém slunci). Nově zakoupené panely jsou většinou od výrobce opatřené silnými vývody a ukončené solárními konektory.

Typický vzhled vodotěsných solárních konektorů:

solarni-konektory.jpg (26.15 KiB) Zobrazeno 25572 krát

Výrobce předpokládá, že povedeme každý vodič samostatně a že spoj budete rozebírat jen při poruše a výměně panelu. To je vhodné u velkých soustav, ale pro náš případ by to nebylo zrovna dobré řešení. Proto si to trochu přizpůsobíme po svém. Opatrně otevřete připojovací svorkovnici (pozor ať neulomíte zacvakávací výstupky). Původní kabely odpojte a připojte svůj vlastní, delší dvoužilový kabel, který provlečete jednou z průchodek. Druhou průchodku musíte samozřejmě zatěsnit tmelem nebo do ní sevřít místo kabelu kousek nějaké plastové tyčinky, aby se otvorem po kabelu dovnitř nedostala vlhkost nebo nevlezl hmyz. Póly + a – jsou uvnitř svorkovnice vždy označeny nebo vyraženy na plíšcích svorek. Při zapojení kabelu musíte správnou polaritu bezpodmínečně dodržet! Snažte se využít barevné rozlišení jednotlivých drátů, i když barvy kabelů původně určených na střídavý proud nebudou s barvami pro proud stejnosměrný použitými ve schématu zcela shodné. Ve většině kabelů naleznete alespoň jednu barvu odpovídající. U většiny kabelů, které se vám podaří získat, budete mít žíly hnědé a modré. V takovém případě použijte na mínus-pól barvu modrou a červenou barvu z nouze nahradíte žílou hnědou pro plus+pól. Pokud budete chtít použít kabel s černo červenými žilami (nejčastěji v provedení ploché dvoulinky), použijte červenou barvu na plus+pól a černou žílu na mínus-pól.

To, že jsou uvnitř svorkovnice fotovolt. panelu ještě nějaké další součástky (ochranné diody), pro vás není důležité. Nechte je tam, neodpojujte je a nic s nimi nedělejte. Pokud je ve svorkovnici více svorek (např. tři), použijte ty u okrajů a prostřední nezapojujte.

Připojení dvoužilového kabelu do svorkovnice na zadní straně panelu.

Počítejte s tím, že se svorkovnice na slunci značně zahřívá. Natvarujte dráty v ní tak, aby i když jsou izolované, raději se ničeho nedotýkaly. Teplem změklá izolace by se mohla snadno o nějakou hranu plechu nebo šroubku prodřít a vzniklý zkrat by vám vyřadil panel z provozu (nízkonapěťový panel naštěstí zkrat bez poškození vydrží).

[Josef]

Propojovací konektor:
Protože zřizujeme snadno přemístitelné solární zařízení, bude zapotřebí pamatovat na možnost rychlého odpojení fotovoltaického panelu od regulátoru. Proto nepřipojujte kabel vedoucí od panelu přímo na svorky regulátoru, ale před regulátor zařaďte konektor. První, co vás asi napadne, bude použití speciálních konektorů pro fotovoltaiku. Jeden jejich pár je většinou už na nově zakoupeném panelu. Tyto konektory jsou vhodné pro stacionární montáž. Pro časté rozebírání a transport jsou zbytečně velké a neskladné. Navíc každý vodič by bylo nutné spojovat zvlášť, což je nepraktické. Při malém výkonu panelu bohatě vystačíte s konektorem konstruovaným jen na proud 2 až 5 ampérů (panel 30W dává nanejvýš 1,8A). Ale takovým, kde bude jistota, že nelze omylem zaměnit polaritu. Bude-li regulátor s ostatními věcmi umístěný v nějaké skříňce, bylo by vhodné, aby byla jedna část konektoru připevněná přímo na této skříňce. Protože elektrická energie poteče vždy jen od panelu k regulátoru, potřebujete, aby na konci kabelu přicházejícím od panelu byla ta část konektoru, která obsahuje izolované dutinky (tzv. „samice“). Kdežto na skříňce, ve které bude regulátor, může být bez obav druhá část konektoru, která obsahuje obnažené kolíky (tzv. “samec“). Tím bude jistota, že volně odložená koncovka od panelu, která je prakticky pořád pod napětím, nemůže způsobit nějaký problém - jiskření, či požár. Vhodným konektorem může být některý plastový konektor používaný u automobilů (přívod k reflektorům aj.) nebo napájecí konektor ze staršího počítače, případně masivnější konektor radiotechnický či mikrofonní. Vyberte takové, které neumožňují obrácené zapojení a nedovolí vám omylem přehodit polaritu.

Vyvarujte se raději konektorům a zástrčkám používaným pro síťová napájení 230V. Výkonově samozřejmě účelu této malé fotovoltaiky vyhovují, ale je zde jeden drobný „netechnický“ problém. Pokud nebudete mít vaše zařízení skutečně na kilometry vzdálené od zásuvky 230V, pak se může stát, že během vaší nepřítomnosti nějaký neinformovaný uživatel bude chtít dobít akumulátor a zapojí vaše nízkonapěťové zařízení místo na solární panel přímo do zásuvky, samozřejmě s fatálními následky. Mechanická nekompaktibilita konektorů a koncovek, je v takových případech jedinou jistotou, jak podobnému diletantskému počínání zabránit.